После подбора и проверки поперечных сечений элементов рамы, следует выполнить проверку её узловых соединений. Такая проверка необходима, т.к. необходимо иметь чёткое представление о том, как будет сконструирован каждый отдельный узел рамы. В ПК ЛИРА САПР существует возможность расчёта типовых узлов соединений стальных конструкций, но для этого расчётная модель должна быть расположена в среде Визор.
Расчёт узлов стальных конструкций
При расчёте стальной рамы, имеем следующие виды узлов:
- база колонны;
- узлы соединения раскосов и поясов фермы;
- узел опирания фермы на колонну;
- фланцевое соединение поясов фермы в месте стыковки отправочных марок;
Большая часть узловых соединений может быть посчитана при помощи системы СТК-САПР, узел опирания фермы на колонну и фланцевое соединение поясов фермы следует посчитать вручную, или с применением специализированного программного обеспечения.
Расчёт базы колонны
Для выполнения расчёта, потребуется открыть расчётную модель в ЛИРА САПР и перейти на вкладку «Сталь».
Для расчёта базы колонны выполняем следующие действия:
1 Вызываем окно «Выбор типа узла»;
2 Выбираем тип: База колонны жёсткая, сечение двутавровое;
3 Указываем стержень колонны;
4 Указываем узел крепления к фундаменту;
5 Нажимаем ОК.
После нажатия ОК, запустится программа СТК-САПР, в которой будет открыто окно расчёта выбранного типа узла:
После открытия окна расчёта базы колонны, следует откорректировать материалы узла, в соответствии с принятыми проектными решениями, и при необходимости изменить размеры отдельных деталей, чтобы уменьшить процент их использования.
Примем решения по материалам узла:
Колонна – оставляем как есть, т.к. эти параметры были настроены на стадии создания расчётной модели.
Шов Ш1 – проволока Св-08 Rwf=180 Н/мм2 по табл. Г.2 СП 16.13330.2017, катет шва kf=16 мм, по таблице 38;
Шов Ш2 – электрод Э42 Rwf=180 Н/мм2, катет шва kf=7 мм;
Траверса: сталь – С345, такая же марка стали, как у колонны, ширина – 34 см, толщина – 1.4 см, принята из условия свариваемости с плитой, при kf=16 мм, минимальная толщина металла = 16/1.2=13.3 мм, принимаем 14 мм;
Плита 1: сталь – С345, такая же марка стали, как у колонны, ширина – 56 см, длина – 66 см, толщина – 2.5 см;
Анкерный болт: марка стали 09Г2С-4 Rba=265 Н/мм2 по табл. Г.7 СП 16.13330.2017, диаметр 2 см;
Бетон – В20.
После настройки параметров узла выполняем его проверку:
Общий вид базы колонны представлен на рисунке:
Также, следует помнить, что конструкции верхняя часть траверсы будет находиться выше поверхности пола, и если в разделах АР, ТХ и других есть требование обеспечить ровную поверхность пола возле колонн, то нужно будет заглубить фундамент, чтобы конструкция базы была скрыта под поверхностью пола.
Расчёт узлов соединения раскосов и поясов фермы
В рамках данной статьи рассмотрим основные типы узлов соединения раскосов с поясом фермы. При разработке проекта, следует рассчитывать все узлы соединения стержней фермы, в том числе и однотипные узлы.
После определения эксцентриситетов от расцентровки узловых эксцентриситетов необходимо выполнить поверочный расчёт поясов с учётом узловых моментов и, если потребуется откорректировать сечение принятых профилей. Методика расчёта изложена в книге «Примеры расчёта металлических конструкций» А. П. Мандриков М: Стройздат 1991 г.
Изгибающие моменты от расцентровки осей стержней определяются по формулам:
Момент M определяется как произведение продольной силы в поясе N2 на эксцентриситет e. Если принять, что сумма моментов М1+М2 уравновешивает момент М, то изгибающие моменты М1, М2 можно определить по формулам:
Где а1, а2 – углы между раскосами и поясом.
9.1.1 Расчет на прочность внецентренно сжатых (сжато-изгибаемых) и внецентренно растянутых (растянуто-изгибаемых) элементов из стали с нормативным сопротивлением Ryn<=440 Н/мм2, не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при напряжениях т<0.5*Rs и sigma=N/An>0.1*Ry следует выполнять по формуле (105):
где N, Mx и My, В - абсолютные значения соответственно продольной силы, изгибающих моментов и бимомента при наиболее неблагоприятном их сочетании;
n, cx, cy - коэффициенты, принимаемые согласно таблице Е.1 (приложение Е).
Геометрические характеристики верхнего пояса принимаем по таблице 2 ГОСТ 30245-2003:
A=21.35 см2, Wx=99.04 см3, Wy=84.97 см3.
Геометрические характеристики верхнего пояса принимаем по таблице 1 ГОСТ 30245-2003:
A=14.95 см2, Wx=45.02 см3, Wy=45.02 см3.
Принятое расчётное сопротивление стали С-345 Ry=32630.9 тс/м2.
Расчёт промежуточного узла
Выберем для расчёта узел №21:
Особенность данного узла в том, что в данном месте к нижнему поясу примыкает опорный раскос, который воспринимает наибольшие растягивающие усилия среди элементов решётки фермы.
Примем решения по материалам узла:
Пояс, раскос 1, раскос 2 – оставляем как есть, т.к. эти параметры были настроены на стадии создания расчётной модели.
Шов Ш1 – проволока Св-08Г2С* Rwf=240 Н/мм2 по табл. Г.2 СП 16.13330.2017, катет шва kf=4 мм. Марка проволоки принята в соответствии с п.5.5 1.460.3-23.98.1-0.5ПЗ;
Шов Ш2 – проволока Св-08Г2С* Rwf=240 Н/мм2 по табл. Г.2 СП 16.13330.2017, катет шва kf=4 мм;
Пластина 1: сталь – С345, такая же марка стали, как у элементов фермы, толщина – 0.5 см, в соответствии с 1.460.3-23.98.1-24КМ;
Параметры g1, g2 принимаем равными 0.75 см, для обеспечения расстояния между раскосами в свету 30 мм, в соответствии с узлом «А» из серии 1.460.3-23.98:
После ввода исходных данных выполняем проверку прочности узла:
Выполним чертёж узла, для определения эксцентриситетов от расцентровки:
Определим изгибающие моменты в поясе от продольных сил в раскосах:
Выполним проверку прочности по нормальным напряжениям на действие продольной силы и наибольшего изгибающего момента:
Условие выполняется
Выберем для расчёта узел №20:
Примем решения по материалам узла:
Пояс, раскос 1, раскос 2 – оставляем как есть, т.к. эти параметры были настроены на стадии создания расчётной модели.
Шов Ш1 – проволока Св-08Г2С* Rwf=2440 Н/мм2 по табл. Г.2 СП 16.13330.2017, катет шва kf=3 мм. Марка проволоки принята в соответствии с п.5.5 1.460.3-23.98.1-0.5ПЗ;
Шов Ш2 – проволока Св-08Г2С* Rwf=240 Н/мм2 по табл. Г.2 СП 16.13330.2017, катет шва kf=3 мм;
Параметры g1, g2 принимаем равными 0.75 см, для обеспечения расстояния между раскосами в свету 30 мм, в соответствии с узлом «А» из серии 1.460.3-23.98.
После ввода исходных данных выполняем проверку прочности узла:
Выполним чертёж узла №20
Определим изгибающие моменты в поясе от продольных сил в раскосах:
Выполним проверку прочности по нормальным напряжениям на действие продольной силы и наибольшего изгибающего момента:
Условие выполняется
Выберем для расчёта узел №13:
Примем решения по материалам узла:
Пояс, раскос 1, раскос 2 – оставляем как есть, т.к. эти параметры были настроены на стадии создания расчётной модели.
Шов Ш1 – проволока Св-08Г2С* Rwf=240 Н/мм2 по табл. Г.2 СП 16.13330.2017, катет шва kf=4 мм. Марка проволоки принята в соответствии с п.5.5 1.460.3-23.98.1-0.5ПЗ;
Шов Ш2 – проволока Св-08Г2С* Rwf=240 Н/мм2 по табл. Г.2 СП 16.13330.2017, катет шва kf=3 мм;
Параметры g1, g2 принимаем равными 0.75 см, для обеспечения расстояния между раскосами в свету 30 мм, в соответствии с узлом «А» из серии 1.460.3-23.98.
После ввода исходных данных выполняем проверку прочности узла:
Выполним чертёж узла №13:
По результатам анализа схемы, получаем что эксцентриситеты от расцентровки примыкания раскосов отсутствуют.
Если, в процессе проверки узлов, возникает необходимость изменить размеры профилей элементов рамы, следует внести эти изменения в расчётную модель и выполнить весь цикл расчётов повторно.